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雷達測速與測距78924

'雷達測速與測距78924'
?實用標準雷達測速與測距 GZH 2016/3/29系統流程圖模塊分析1 脈沖壓縮1.1 原理分析雷達的基本功能是利用目標對電磁波的散射而發現目標,并測定目標的空間位置。雷達分辨力是雷達的主要性能參數之一。所謂雷達分辨力是指在各種目標環境下區分兩個或兩個以上的鄰近目標的能力。一般說來目標距離不同、方位角不同、高度不同以及速度不同等因素都可用來分辨目標,而與信號波形緊密聯系的則是距離分辨力和速度(徑向)分辨力。兩個目標在同一角度但處在不同距離上,其最小可區分的距離稱為距離分辨力,雷達的距離分辨力取決于信號帶寬。對于給定的雷達系統,可達到的距離分辨力為 δr=c2B (1.1)其中c為光速,B=?f為發射波形帶寬。雷達的速度分辨率可用速度分辨常數表征,信號在時域上的持續寬度越大,在頻域上的分辨率能力就越好,即速度分辨率越好。對于簡單的脈沖雷達,B=?f=1/τ,此處,τ為發射脈沖寬度。因此,對于簡單的脈沖雷達系統,將有δr=c2τ (1.2)在普通脈沖雷達中,由于信號的時寬帶寬積為一常數(約為1),因此不能兼顧距離分辨力和速度分辨力兩項指標。雷達對目標進行連續觀測的空域叫做雷達的探測范圍,也是雷達的重要性能數,它決定于雷達的最小可測距離和最大作用距離,仰角和方位角的探測范圍。而發射功率的大小影響作用距離,功率大則作用距離大。發射功率分脈沖功率和平均功率。雷達在發射脈沖信號期間t內所輸出的功率稱脈沖功率,用Pt表示;平均功率是指一個重復周期Tr內發射機輸出功率的平均值,用Pav表示。它們的關系為Ptτ=PavTr (1.3)脈沖壓縮(PC)雷達體制在雷達脈沖峰值受限的情況下,通過發射寬脈沖而獲得高的發能量,以保證足夠的最大作用距離,而在接收時則采用相應的脈沖壓縮法獲得窄脈沖,以提高距離分辨力,因而能較好地解決作用距離與分辨能力之間的矛盾。在脈沖壓縮系統中,發射波形往往在相位上或頻域上進行調制,接收時將回波信號加以壓縮,使其等效帶寬B滿足B=?f?1/τ。令τ0=1/B,則δr=c2τ0 (1.4)(1.4)式中,τ0表示經脈沖壓縮后的有效脈寬。因此脈沖壓縮雷達可用寬度τ的發射脈沖來獲得相當于發射有效寬度為τ0的簡單脈沖系統的距離分辨力。發射脈沖寬度τ跟系統有效(經壓縮的)脈沖寬度τ0的比值便成為脈沖壓縮比,即D=ττ0 (1.5)則D=B*τ (1.6)輸入信號形式為st=A*recttT*ej2πf0t+jμt22 (1.7)其中recttT矩形函數,當|tT|≤12時為1其他情況為0。實踐中st=recttT*ejμt22 (1.8)系統采用匹配濾波ht=s*(t0-t) (1.9)輸出為so(t)=h(t-省略部分-實現而附加的延遲時間,式(3.1)的濾波器可分成兩個級聯的濾波器和其傳遞函數形式為: (3.2)式中,為單個脈沖的匹配濾波器,通常在接收機中放實現,是對相參脈沖串進行匹配,它利用了回波脈沖串的相參性進行相參積累。是梳齒形濾波器,齒的間隔為脈沖重復頻率,如圖3.1(b)中0號濾波器;齒的位置取決于回波信號的多普勒頻移,而齒的寬度應和回波譜線的寬度一致。由于實際中不能預知,因此要用一組鄉里且部分重疊的濾波器組(如圖3.1(b)中0-7號濾波器),覆蓋整個多普勒頻率范圍,這就是多普勒濾波器組所要完成的功效。輸入N個脈沖的橫向濾波器組有N-1根延遲線,每根延遲時間,經過各脈沖不同的加權并求和后,可以做成N個相鄰的窄帶濾波器組,頻率覆蓋0到。如果要同時得到N個濾波器的響應,則在圖3.2中橫向濾波器的每一抽頭應該有N個分開的輸出并相應的加權。 設加在第k個濾波器的第i個輸出端頭的加權值為: (3.3)k表示標號從0到N-1的濾波器,每一個k值對應一組不同的加權值,相應地對應一個不同的多普勒濾波器響應。圖3.1(b)中所示濾波器響應是N=8時按式(3.3)加權所得各標記k的濾波器頻率響應,k取0-7。第2個濾波器,即當k=1時,峰值響應產生在,以及,… k取其他值,可以此類推??蓪懗鰴M向濾波器按式(6.5.38)加權時的脈沖響應及其頻響函數: (3.4) (3.5)濾波器振幅特性: (3.6)濾波器峰值產生于。0號濾波器的中心位置在零頻以及重復頻率的整數倍處,通過沒有多普勒頻移的雜波,因此對地雜波沒有抑制能力。所以MTD濾波器常常和MTI濾波器配合使用。 用橫向濾波器實現窄帶濾波器可不采用式(3.3)所示的權值,而是根據特定的需要靈活地選用不同的加權矢量,可以根據不同頻率處設置特性相異的濾波器。每個濾波器都有一定的副瓣,幅瓣的大小決定著雜波抑制能力的大小。為了壓低副瓣,一般都需要對數據做加窗處理。目前常用的窗函數有矩形窗、三角形窗、Hanning窗、Hamming窗、Blackman窗、Gaussian窗、Kaiser窗、Bartlett窗。3.2 仿真結果圖3.3 MTD輸出由圖3.3得出,在地5通道和第12通道有輸出,對應的通道中心徑向速度為:38m/s, 91m/s。實際速度為35m/s、85m/s。4 恒虛警率檢測4.1 原理分析在現代雷達信號處理中,為了提高雷達的性能,首先需要提高檢測器輸入端的信噪比及信干比,其措施是降低接收機的噪聲系數,采用各種抑制雜波和抗干擾的措施等。但是即使采用了上述方法,檢測器輸入端還會有噪聲、雜波和干擾的剩余分量。由于接收機內部噪聲電平因模擬器件的影響而緩慢時變,雜波和干擾剩余也是時變的,且在空間非均勻分布,所以仍需要采用各種恒虛警方法來保證雷達信號檢測具有恒虛警特性。雜波在空間的分布是非同態的,有些還是時變的,不同區間的雜波強度也有大的區別。因而雜波背景下的恒虛警檢測器與噪聲背景下的恒虛警檢測器有著明顯的差別,其雜波的平均值只能通過被檢測點的鄰近單元計算得到。所以采用單元平均恒虛警檢測器。4.2 仿真結果圖4.1 文檔大全
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